ASC speck formation in primary human keratinocytes

Abstract

Entzündung ist eine Abwehrreaktion auf exogene und endogene (schädliche) Signale und Zustände wie Infektionen und Gewebeverletzungen. Es ist die wichtigste Reaktion des Immunsystems, die sowohl bei Menschen als auch bei Tieren auftritt. Entzündungen können durch eine Vielzahl von Immunzellen ausgelöst werden, darunter Makrophagen, Neutrophile, dendritische Zellen, natürliche Killerzellen (NK) und T- und B-Lymphozyten. Es betrifft überwiegend das angeborene Immunsystem, in späteren Stadien aber auch Komponenten des adaptiven Immunsystems. Die Entzündung kann akut und chronisch sein. Immunzellen können Krankheitserreger und Gefahrensignale durch ein Repertoire verschiedener Rezeptoren wahrnehmen, die als Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) bekannt sind. Diese Rezeptoren werden durch pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) aktiviert, evolutionär konservierte Strukturen, die von den meisten Mikroben geteilt werden. Hautentzündungen treten nach Wahrnehmung verschiedener Reize auf, darunter: UV-Bestrahlung, ionisierende Strahlung, Krankheitserreger, Kontakt mit chemischen Reizstoffen, Allergenexposition, mikrobielle Belastung sowie aufgrund intrinsischer definierter Reize, einschließlich Autoimmunreaktionen. Chronische UV-Bestrahlung führt zu vielen Veränderungen der Haut, einschließlich Hyperplasie, Veränderungen der dermalen Strukturen und Veränderungen der Pigmentierung. UVB dringt nicht viel tiefer als die Epidermisschicht ein und wird von DNA und Protein absorbiert. Daher ist UVB der stärkste Induktor der Apoptose in menschlichen Keratinozyten. Apoptotische Keratinozyten werden histologisch durch eosinophiles Zytoplasma und pyknotische Kerne erkannt und werden als Sonnenbrandzellen (SBC) bezeichnet. Bei menschlichen Keratinozyten führt die Apoptose schließlich zur Permeabilisierung der Plasmamembran, dieser Vorgang wird als sekundäre Nekrose bezeichnet, die zu einer Entzündung führen kann. Eine lange UVB-Exposition führt zu einer Schädigung der Haut, die zu einer Entzündung führt, die durch eine erhöhte NFkB-Aktivierung, erhöhte Entzündungszytokine wie Tumornekrosefaktor (TNF), Interleukin IL-6, IL-1 sowie IL-8 und IL-10. Inflammasomen sind im Zytosol lokalisierte Proteinkomplexe, die als Plattformen für die Rekrutierung und Aktivierung der proinflammatorischen Protease Caspase-1 fungieren. Inflammasomen bestehen aus drei Hauptkomponenten: dem Nucleotide Oligomerization Domain (NOD)-like Rezeptor (NLR), der als intrazellulärer Sensor fungiert und die Komplexbildung induziert, dem Adapterprotein ASC (Apoptosis Speck-like Protein, das eine Caspase-Rekrutierungsdomäne enthält (CARD), das Pro-Caspase-1 für den Komplex rekrutiert, und Pro-Caspase 1. Apoptosis speck like protein, ist ein 22 kDa-Protein und besteht aus zwei vohldefinierten Strukturdomänen, der PYD (Pyrine Reach Domain) und der CARD (Caspase requruitment domain), die durch eine 23 aa-Linkerregion verbunden sind. Bei Stimulation lagern sich Inflammasomkomplexe zusammen, um die Spaltung von Caspase-1, die proinflammatorischen Zytokine IL-1β und IL-18 aktiviert, und des zytosolischen Proteins Gasdermin D (GSDMD), das am entzündlichen Zelltod beteiligt ist.

Daher wurde die UVB-induzierte Inflammasomaktivierung untersucht und ob sie zur Bildung von ASC-Flecken führt und ob die Bildung von nuklearen ASC-Flecken zum Zelltod führt. Wir zeigen deutlich, dass UVB die Bildung von ASC-Flecken in primären humanen Keratinozyten provoziert und diese Flecken im Zellkern lokalisiert sind. Die Bildung von ASC-Flecken spiegelt die Inflammasomaktivierung wieder, da ihre Bildung in Keratinozyten vom Vorhandensein eines funktionellen NLRP1- oder NLRP3-Inflammasoms abhängt. Die Blockierung von NLRP1 hat eine schützende Rolle in primären menschlichen Keratinozyten, die UVB-Licht ausgesetzt sind. Der Schwerpunkt meiner Forschung liegt auf der angeborenen Immunität, neben dem Inflammasom und dem IL-1-Signalweg lag, der Forschungsschwerpunkt auch auf Zytokinen der angeborenen Immunität und deren Regulation bei verschiedenen entzündlichen Erkrankungen. Eine dieser entzündlichen Erkrankungen ist die akute anteriore Uveitis (AAU). Uveitis ist eine intraokulare Entzündung, die alle Teile des Auges betreffen kann. Sie kann idiopathisch, infektiös oder immunvermittelt im Rahmen von systematischen Erkrankungen wie der Behcet-Krankheit (BD), der Vogt-Koyanagi-Harada-Krankheit oder HLA-B27-assoziierten Erkrankungen sein. Nach dem Hauptentzündungsort kann die Uveitis in anterior, intermediär, posterior oder Panuveitis eingeteilt werden. Die anteriore Uveitis zeigt oft eine einseitige Entzündung, die bei folgenden Rezidiven die Seite wechseln kann, niemals beidseitig. Monozyten spielen eine sehr wichtige Rolle bei der Pathogenese der Krankheit. AAU-Patienten zeigen eine erhöhte Anzahl von Monozyten, aktivierten T-Zellen und hohe Serum (S100A8/A9), heißt Alarmin, die von myeloischen Zellen freigesetzten ist. Eine bestimmte Population von Monozyten von AAU-Patienten ist durch die erhöhte Expression von TNF, IL-10 und IL-23 gekennzeichnet. Immunantworten über den Th17-Weg spielen eine wichtige Rolle bei der HLA-B27-assoziierten AAU. Humanes Leukozyten-Antigen (HLA)-B27 ist eine Prädisposition für akute anteriore Uveitis (AAU), aber es gibt auch Patienten, die HLA-B27-negativ sind, daher wird diese Krankheit als „HLA-B27-typisch“ bezeichnet.